3kW特種電源的研制.pdf

1、電源是所有電子設備的能源供應系統(tǒng)，用以實現(xiàn)電能變換和功率傳遞，從日常生活到最尖端的科學都離不開電源技術的參與和支持。信息產業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)和軍工產業(yè)的現(xiàn)代化進程，對電源提出了更高的要求。電源不僅必須提供更高質量的供電，同時其體積、重量均有較嚴格的限制，可靠性、抗振動能力和使用環(huán)境方面均有苛刻的要求，常見電源根本無法滿足。 本課題就是針對這一問題研制一種3kWAC-DC電源產品，并通過本次研制形成一個良好的設計平臺，為將來該電源的系列

2、化進行技術儲備。所研制電源必須在不增加較多成本的基礎上完成優(yōu)質的供電任務，同時具有極好的惡劣環(huán)境適應能力和抗振動能力，產品能應用于汽車、火車等車載場合、能適應高溫、低溫、高濕、高原低氣壓或空氣中非導電雜質含量較高等特殊環(huán)境。 研制要求決定了設計原則。電源設計以可靠性為一切設計的根本出發(fā)點；充分繼承成熟電源的電路模式，對電源主功率回路、保護和控制電路嚴格按照“通用化、系列化、組合化”的原則進行設計，在充分滿足技術要求的前提下，用最

3、優(yōu)化的設計達到維修性高、可達性好、防差錯設計和電磁兼容性設計較為良好的目標。 電源樣機以UC2875芯片為控制核心，電路拓撲采用PWM全橋移相技術，應用了電流型控制策略，并具有完善的保護電路。為確保電源在高溫、低溫、高濕、振動環(huán)境下均能可靠工作，電源樣機設計采用了自然散熱的方式，并對其進行了針對性的熱設計。同時重點進行了電源可靠性設計，包括電源控制策略的選用、保護電路的完善、元器件的選用等多個方面，在此基礎上對電源進行了可靠性預

4、計，直到設計滿足電源可靠性要求為止。電源樣機在設計上從工程化的角度進行了必要的安全性設計、維修性設計、三防設計和電磁兼容性設計，以符合系統(tǒng)的要求并增強電源的可靠性。 電源設計周期為8個月，包含方案調研和設計、具體電路和結構設計、樣機生產、樣機調試、樣機測試和試驗、總結和討論等六個步驟，最終確定電源狀態(tài)可應用于生產。 本文在對硬開關技術和軟開關技術的比較上，介紹了電源所采用的全橋移相電路的工作原理，并針對開關管的工作狀態(tài)和

5、ZVS的實現(xiàn)過程進行了詳細分析，在此基礎上根據(jù)研制技術要求，提出了電源整體設計方案，隨后介紹了電源中輸入濾波電路、主變壓器、諧振電感、功率開關管、輸出整流二極管、保護電路設計、控制芯片應用的具體設計過程，分析了電源的安全性設計、維修性設計、三防設計的目的和重要性。 為提高電源可靠性，通過對電路拓撲、控制策略、保護電路、元器件選用等方面對可靠性的影響的分析，結合工程化設計，重點進行了電源可靠性設計和可靠性評估。 針對電磁兼

6、容的設計難點，從工程化的角度闡述了電磁兼容設計的概念，并通過對電源電磁干擾產生的機理的分析，總結出了減小電源干擾源、切斷干擾途徑、減小電源EMS等三種有效的電磁兼容措施，并指出了中大功率電源中電磁兼容設計的局限性。 最后，本文設計了3kW特種電源，給出了實物照片和實測的主要波形。經(jīng)實際測試和試驗，在自然散熱條件下，可以穩(wěn)定輸出3800W的額定功率，在采取風冷的輔助散熱措施后，其長期輸出功率可達4620W，同時各項指標完全滿足研制